Сила упругости и ее электромагнитная природа. Силы упругости

«Сила упругости закон Гука» - Закон Гука. Спортивные снаряды Батуты Различные пружины. Книга, лежащая на столе, может само по себе упасть, провалиться? Почему покоятся тела, лежащие на опоре или подвешенные на нити? Сила упругости. Выяснить природу силы упругости. Сдвиг. Деформации в жизни. Растяжение, сжатие. Кручение. Падают ли тела?

«Применение кислорода» - Пожарный с автономным дыхательным аппаратом. При работе в воде. Вне земной атмосферы человек вынужден брать с собой запас кислорода. Больной находится в специальном аппарате в кислородной атмосфере при пониженном давлении. Применение кислорода. Кислород необходим практически всем живым существам. Главными потребителями кислорода являются энергетика, металлургия и химическая промышленность.

«Применение ИКТ на уроках географии» - Решение задач: Как называют эпоху открытий конца XV – начала XVIIв. ? Что в переводе с греческого обозначает слово «география»? Непосредственное применение в учебном процессе. Кто открыл Америку? Применение информационных технологий для обеспечения познавательного досуга. Какой путешественник оставил после себя труд «Хождение за три моря»?

«Сила упругости» - Закон Гука для малых упругих деформаций. Механическое напряжение. Виды силы упругости. Графическое представление закона Гука. Силы упругости имеют электромагнитную природу. Определите жесткость пружины. Что называется жесткостью тела? Основные типы упругой деформации. Формула закона Гука. Виды деформаций.

«Интерференция света и её применение» - - Угловой размер источника. - Условие максимума интерференции. Полосы локализованы в бесконечности, имеют вид колец. По смещению с помощью компенсатора определяют n2 - n1. Кольца Ньютона в зеленом и красном свете. 1. Цвета тонких пленок – интерференция при освещении пленки широким пучком. Позволяет обнаружить изменение n2 - n1 около 10-7.

«Применение углеводородов» - Применение алканов. Велико значение в медицине, парфюмерии и косметике. Значение алканов в современном мире огромно. Используется в медицине, паpфюмеpии и косметике. Проверь себя!!! Высшие алканы входят в состав смазочных масел. Цели: Циклопропан используется для наркоза. Производство пластмасс, каучуков, синтетических волокон, моющих средств и многих других веществ.

Сила, с которой тело притягиваются к Земле, называется силой тяжести .

Fт – сила тяжести. Она направлена вертикально вниз если не учитывать. Точка приложения силы тяжести находится в центре тела.

g = 9,8 Н/кг – коэффициент пропорциональности, показывающий, что на тело массой 1 кг действует сила тяжести равная 9,8 Н

F Т = mg – модуль силы тяжести, где m – масса тела.

Отсюда видим, что сила тяжести прямо пропорциональна массе тела.

Сила тяжести, действующая на данное тело зависит:

1. От высоты тела над поверхностью Земли. Если тело поднять на некоторую высоту, то сила тяжести уменьшится.

2. От местоположения на Земле. Вследствие вращения Земли она сплюснута у полюсов. Тело находится ближе к центру Земли и g больше, поэтому на полюсах сила тяжести больше чем на экваторе.

Сила тяжести равна сила всемирного тяготения, действующая на тело со стороны Земли, (если не учитывать суточное вращение Земли).

Сила упругости – это сила, возникающая при деформации тела и препятствующая ей.

F упр – сила упругости. Она направлена всегда против деформации тела.

Точка приложения силы упругости находится на опоре, или на подвесе

Английский ученый Роберт Гук установил: сила упругости, возникающая при упругой деформации растяжения и сжатия, прямо пропорциональна абсолютному удлинению тела и направлена против деформации. L 0 - начальная длина тела. L – конечная длина тела. ∆L = L – L 0 –удлинение тела, показывает на сколько изменяется длина тела F внеш. – внешняя сила, вызывающая деформацию тела. ∆L>0 , при деформации растяжения. ∆L<0 , при деформации сжатия.

F упр. = k | ∆L| -закон Гука

k – жесткость тела – физическая величина, показывающая какая сила упругости возникает в теле при его удлинении на 1 м. [к] = Н/м

Сила трения – это сила, возникающая при касании двух тел и препятствующая их взаимному перемещению. Сила трения всегда направлена против скорости тела.

Причиной возникновения силы трения покоя является:

1. Неровности на соприкасающихся телах.
2. Силы взаимного притяжения между молекулами соприкасающихся тел.

Чтобы уменьшить трение используют смазку, которая заполняет неровности и разъединяет молекулы соприкасающихся тел, не давя им притягиваться. Сила трения относится к электромагнитным силам.

Виды трения : трение покоя, трение скольжения, трение качения.

Трение покоя .

F тр. пок. – это сила препятствующая началу движения одного тела по поверхности другого.

F тр.пок. = F тяги, если v = 0

F тр.пок. мах. – сила трения покоя максимальная

F тр.пок. мах. = F тяги, если v = const, т. е. она равна той силе тяги, которая сдвигает тело с места.

Сила трения покоя играет большую роль в нашей жизни, т. к. благодаря ей мы можем перемещаться; она помогает сдвинуть с места транспортное средство, она удерживает одно тело на поверхности другого.

Сила трения скольжения .

Сила трения скольжения – это сила трения возникающая при скольжении одного тела по поверхности другого.Fтр. ск. = F тяги, если тело движется прямолинейно и равномерно.

Fтр. ск.

Сила трения скольжения не зависят от площади соприкасающихся тел.

Fтр. ск. зависит:

1.от силы давления. Чем больше сила давления, тем больше и сила трения.

2. от качества обработки поверхностей соприкасающихся тел

3. от материала соприкасающихся тел.

Сила трения качения .

Сила трения качения - это сила, препятствующая качению одного тела по поверхности другого.

Основная причина ее возникновения в том, что катящееся тело, деформирует опору и ему приходится все время выкатываться из образующейся лунки.

Fтр. кач. = F тяги, если тело движется прямолинейно и

При прочих равных условиях сила трения качения всегда меньше силы трения скольжения.

На этом свойстве основано применение шариковых и роликовых подшипников.

Сила сопротивления.

Сила сопротивления – это сила трения возникающая при движении тела в жидкости или газе. В жидкости нет силы трения покоя, поэтому даже небольшая сила тяги может сдвинуть тело с места.

F с зависит:

1. от скорости движения тела. При небольших скоростях Fc прямо пропорциональна скорости, а при больших скоростях пропорциональна квадрату скорости.
2. от геометрической формы тела. Наиболее обтекаемой является каплевидная форма тела.
3. от вязкости жидкости. Чем больше вязкость, тем больше сила сопротивления.

F тр. . = μ . F д = μN

μ . – коэффициент трения F д - сила давления на опору N – сила реакции опоры.

Если между соприкасающимися телами имеется слой смазки, то трение называют жидким, а если смазки нет, то – сухим.

Сила трения не потенциальная сила, т. е работа этой силы зависит от формы траектории движения и на замкнутой траектории работа этой силы не равна нулю.

3.Решите задачу : ударом клюшки хоккейной шайбе сообщили скорость 20 м/с. Через 2 секунды

скорость шайбы, движущейся прямолинейно, стала равна 16 м/с. Найдите ускорение шайбы.

Решение: по формуле для вычисления ускорения a=Dv/t путём вычислений получаем, что ускорение

шайбы 2 м/с 2 .

Транскрипт

1 Силы упругости Силы в природе

2 Цели и задачи урока: Образовательные: актуализировать имеющиеся у учащихся знания о строении вещества, на основе которых, познакомить с принципом плотной упаковки атомов твёрдого тела; сформировать у учащихся устойчивые представления о природе возникновения силы упругости, силах межатомного взаимодействия; ввести понятия деформации, видов деформации, удлинения, жёсткости; познакомить с формулировкой и алгебраической записью закона Гука, а так же с видами движения тела под действием силы упругости; выработать умение записывать, анализировать закон Гука и другие закономерности, производить алгебраические преобразования величин и единиц измерения; по - возможности, самостоятельно определять порядок действий, составлять план практической деятельности, выполнять его; сформировать навыки измерения физических величин (k) косвенным методом на основе прямых измерений нескольких величин (Fупр и X).

3 Цели и задачи урока: Воспитательные: показать взаимосвязь процессов макро- и микромира; продолжить формирование единой естественно научной картины мира на основе объяснения законами физики процессов и явлений окружающей нас действительности, целостной системы знаний по теме «силы в природе», Развивающие: развивать логическое мышление, умение планировать свою работу обобщать и делать выводы, используя новую информацию и имеющийся жизненный опыт, а так же умение рефлексировать; развивать навыки практической работы; развивать способности к диалогу и сотрудничеству в мини группах.

4 В твердых телах аморфных и кристаллических частицы (молекулы, атомы, ионы) совершают тепловые колебания около положений равновесия, в которых энергия их взаимодействия минимальна. При увеличении расстояния между частицами возникают силы притяжения, а при уменьшении силы отталкивания. Силы взаимодействия между частицами обусловливают механические свойства твердых тел.

5 Знакомы ли вы с понятием силы? Как давно? Ещё много раз вы будете его слышать, употреблять и не только на уроке, но и в жизни. Дальнейшее изучение физики без понятия «сила» невозможно! Сегодня мы выясним, как много различных сил в окружающем нас мире, и подробно остановимся на законах и природе силы упругости. Когда она возникает? Какое значение она имеет для человека? Как можно её измерить и вычислить? Часто ли мы встречаемся в жизни с проявлениями силы упругости? Вы поймёте, что наблюдали неоднократно действие этой силы, пользовались приборами, устройство которых основано на действии силы упругости.

6 Сила упругости имеет электромагнитную природу, являясь макроскопическим проявлением межмолекулярного взаимодействия.

7 Силы упругости являются следствием деформации, возникающей при контакте тел. На карандаш, лежащий на столе, действует сила тяжести, однако, он остаётся неподвижным, и значит, на него действует сила упругости чуть-чуть деформированного им стола, направленная вертикально вверх и равная по величине силе тяжести карандаша. Если на то же место стола поставить монитор компьютера, то деформацию поверхности стола можно будет заметить и на глаз. Си ла упруѓости сила, возникающая при деформации тела и противодействующая этой деформации.

9 На линейку ставим тело. Почему прогибается линейка? А почему через некоторое время прогиб останавливается? Где возникает сила упругости в случае? Какой можно сделать вывод? Сила упругости возникает при деформациях! Когда мы говорим, что тело деформировано? Деформация это изменение формы и размеров тел. Если убрать тело, которое находится на линейке линейка принимает первоначальное положение. Если убрать из пружины пружина тоже возвращается в первоначальное состояние. Например: если взять кусок пластилина и подействовать силой (нажимом), то пластилин изменяет свою форму, если прекратили действие пластилин будет сохранять измененную форму. Применяют при обработке металлов ковке, штамповке, при кепке из пластилина, глины. Очень многие ученые занимались изучением деформации, но только английскому ученому Гуку удалось установить закон для упругих деформаций.

10 ГУК (Hooke), Роберт 18 июля 1635 г. 3 марта 1703 г. Английский естествоиспытатель Роберт Гук родился во Фрешуотере, графство Айл-оф- Уайт (остров Уайт) в семье священника местной церкви. В 1653 г. поступил в Крайст-Чёрч-колледж Оксфордского университета, где впоследствии стал ассистентом Р. Бойля. В 1662 г. был назначен куратором экспериментов при только что основанном Королевском обществе; член Лондонского королевского общества с 1663 г. С 1665 г. профессор Лондонского университета, в гг. секретарь Лондонского Королевского общества.

11 Разносторонний учёный и изобретатель, Гук затронул в своих работах многие разделы естествознания. В 1659 г. построил воздушный насос, совместно с Х. Гюйгенсом установил (около 1660 г.) постоянные точки термометра таяния льда и кипения воды. Усовершенствовал барометр, зеркальный телескоп, применил зрительную трубу для измерения углов, сконструировал прибор для измерения силы ветра, машину для деления круга и другие приборы.

12 К концу жизни Р. Гук сделал около 500 научных и технических открытий, включая закон упругости, конический маятник, спиртовой уровень, морской барометр и футшток. Они составляют основу современной науки, но по разным причинам приписываются другим людям. В силу особенностей характера и из-за чрезвычайно широкого круга интересов Гук часто не доводил свои открытия до конца и утрачивал приоритет, по поводу которого ему приходилось часто спорить с Ньютоном.

13 Виды деформаций: - растяжение (тросы, цепи); - сжатие (колонны, стены); - сдвиг (болты, заклёпки); - кручение (гайки, валы, оси); - изгиб (мосты, балки). Cилы, создавая давление, либо растяжение, могут изменять форму тела, например, длину пружины. Силы служат причиной либо ускорения тела (динамическое действие), либо изменение его формы (статическое действие).

14 ДЕФОРМАЦИЯ Деформация - изменение объема или формы тела. Виды деформаций: сжатие, растяжение, изгиб, кручение и др.

15 Некоторые виды деформаций твердых тел: 1 деформация растяжения;2 деформация сдвига; 3 деформация всестороннего сжатия

16 Деформация растяжения Деформация растяжения вид деформации, при которой нагрузка прикладывается продольно от тела, то есть соосно или параллельно точкам крепления тела. Проще всего растяжение рассмотреть на буксировочном тросе для автомобилей. Трос имеет две точки крепления к буксиру и буксируемому объекту, по мере начала движения трос выпрямляется и начинает тянуть буксируемый объект. В натянутом состоянии трос подвергается деформации растяжения, если нагрузка меньше предельных значений, которые может он выдержать, то после снятия нагрузки трос восстановит свою форму.

17 Деформация сжатия Деформация сжатия вид деформации, аналогичный растяжению, с одним отличием в способе приложения нагрузки, ее прикладывают соосно, но по направлению к телу. Сдавливание объекта с двух сторон приводит к уменьшению его длины и одновременному упрочнению, приложение больших нагрузок образовывает в теле материала утолщения типа «бочка».

18 Деформация сдвига Деформация сдвига вид деформации, при котором нагрузка прикладывается параллельно основанию тела. В ходе деформации сдвига одна плоскость тела смещается в пространстве относительно другой. На предельные нагрузки сдвига испытываются все крепежные элементы болты, шурупы, гвозди. Простейший пример деформации сдвига расшатанный стул, где за основание можно принять пол, а за плоскость приложения нагрузки сидение.

19 Деформация изгиба Деформация изгиба вид деформации, при котором нарушается прямолинейность главной оси тела. Деформации изгиба испытывают все тела подвешенные на одной или нескольких опорах. Каждый материал способен воспринимать определенный уровень нагрузки, твердые тела в большинстве случаев способны выдерживать не только свой вес, но и заданную нагрузку. В зависимости от способа приложения нагрузки при изгибе различают чистый и косой изгиб.

20 Деформация кручения Деформация кручения вид деформации, при котором к телу приложен крутящий момент, вызванный парой сил, действующих в перпендикулярной плоскости оси тела. На кручение работают валы машин, шнеки буровых установок и пружины.

21 В качестве примера рассмотрим деформацию (растяжение или сжатие) упругой пружины. Под действием приложенной к пружине силы, равной весу подвешенного груза, пружина деформируется (т.е. ее длина увеличится на величину "х"). Возникает сила, противодействующая деформации -сила упругости. Сила упругости приложена к телу, вызывающему деформацию (к грузу). Сила упругости растянутой пружины уравновешивает силу тяжести, действующую на груз. Сила упругости возникает только при деформации тела. При исчезновении деформации тела исчезает и сила упругости.

23 Вид деформации Растяжения Сжатия Кручения Изгиба Сдвига Упругая Пластичная Признаки увеличивается расстояние между молекулярными слоями. уменьшается расстояние между молекулярными слоями. поворот одних молекулярных слоев относительно других. одни молекулярные слои растягиваются, а другие сжимаются или растягиваются, но меньше первых. одни слои молекул сдвигаются относительно других. после прекращения воздействия тело полностью вос-станавливает первоначальную форму и размеры. после прекращения воздействия тело не восстанавливает первоначальную форму или размеры.

24 ЗАКОН ГУКА Сила упругости прямо пропорциональна величине деформации. Закон Гука справедлив при малых (упругих) деформациях тел. Модуль силы Гука: F упр = k x где k -коэффициент упругости или жесткость пружины (ед.изм. в СИ - 1 Н/м) х - удлинение пружины или величина деформации пружины (ед.изм. в СИ - 1м) Fупр - сила упругости (ед.изм. в СИ - 1Н)

27 Пластическая и упругая деформация В процессе деформации важное значение имеет величина межатомных связей, приложение нагрузки достаточной для их разрыва приводит к необратимым последствиям (необратимая или пластическая деформация). Если нагрузка не превысила допустимых значений, то тело может вернуться в исходное состояние (упругая деформация). Простейший пример поведения предметов, подверженных пластической и упругой деформацией, можно проследить на падении с высоты резинового мяча и куска пластилина. Резиновый мяч обладает упругостью, поэтому при падении он сожмется, а после превращения энергии движения в тепловую и потенциальную, снова примет первоначальную форму. Пластилин обладает большой пластичностью, поэтому при ударе о поверхность оно необратимо утратит свою первоначальную форму.

29 Разновидностями сил упругости являются: - сила натяжения; направлена вдоль нити. - сила реакции опоры (со стороны опоры на тело); - сила нормального давления (со стороны тела на опору); направлены перпендикулярно поверхности

31 Вопросы «Мозаики». 1.Что такое деформация? 2.Какую деформацию называют упругой? 3.Какую деформацию называют пластической? 4.Перечислите виды деформаций. 5.Что происходит с телом при сжатии? 6.Что происходит с телом при растяжении? 7.Что происходит с телом при деформации изгиба? 8.Какую деформацию испытывают зубья пилы?

32 Вопросы «Мозаики». 9.Какую деформацию испытывает винт мясорубки? 10.Какую деформацию испытывают фундамент и стены домов? 11.Что происходит, если механическое напряжение в материале превышает предел прочности? 12.Для каких деформаций выполняется закон Гука? 13.Почему при упругих деформациях тело возвращается в исходное состояние? 14.Какие силы возникают в деформированном теле?

Лекция 16 Силы упругости. Упругие свойства твердых тел. Закон Гука для разных деформаций. Модули упругости, коэффициент Пуассона. Диаграмма напряжений. Упругий гистерезис. Потенциальная энергия упругой

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА М-8 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ СДВИГА И МОМЕНТА ИНЕРЦИИ МЕТОДОМ КОЛЕБАНИЙ Цель работы: определение модуля сдвига и момента инерции диска методом крутильных колебаний. Приборы и принадлежности:

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1.17 ЗАКОН ГУКА ЦЕЛЬ РАБОТЫ Экспериментально проверить справедливость закона Гука для упругих материалов различных видов. ЗАДАЧИ 1. Измерить удлинения l пружины 1 и пружины 2 в зависимости

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ Кафедра физики МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО ФИЗИКЕ для студентов специальностей

Экзаменационный билет 1 1. Реальный объект и расчетная схема. Силы внешние и внутренние. Метод сечений. Основные виды нагружения бруса. 2. Понятие об усталостной прочности. Экзаменационный билет 2 1. Растяжение

Лабораторная работа Изучение деформации растяжения. Цель: Приборы и оборудование: прибор для изучения деформации растяжения; индикатор часового типа 0-10 мм; микрометр; линейка измерительная; стальная

Лабораторная работа «ИЗУЧЕНИЕ УПРУГИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ» Цель работы: Определение модуля упругости материалов. Принадлежности: Установка для изучения упругих свойств материалов, образцы, линейка, микрометр,

Тема 4. Силы в природе 1. Многообразие сил в природе Не смотря на кажущееся разнообразие взаимодействий и сил в окружающем мире, существует всего ЧЕТЫРЕ типа сил: 1 тип - ГРАВИТАЦИОННЫЕ силы (иначе - силы

Методические указания к выполнению лабораторной работы 1.6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ ЮНГА * * Аникин А.И. Механика: методические указания к выполнению лабораторных работ по физике. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2008.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» УТВЕРЖДАЮ Проректор-директор

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра физики УПРУГИЕ

Лекция 8. Теория упругости 8.. Закон Гука и принцип суперпозиции 8.. Однородная деформация. Всестороннее сжатие 8.3.Однородная деформация. Сдвиг 8.4. Деформация зажатого бруска 8.5. Продольный звук 8.6.

КРУТИЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ МОДУЛЬ КРУЧЕНИЯ И МОДУЛЬ СДВИГА Цель работы: изучить деформацию кручения и проверить выполнимость закона Гука при этой деформации Задачи: - определить модуль кручения стального стержня,

Лабораторная работа 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ ЮНГА Приборы и материалы: проволока, закрепленная на кронштейне; грузы для растяжения проволоки; индикатор, микрометр; рулетка. Краткая теория Всякое твердое тело

Лабораторная работа 14 Деформация твердого тела. Определение модуля Юнга Приборы и принадлежности: исследуемая проволока, набор грузов, два микроскопа Теоретические сведения Изменение формы твердого тела

Лабораторная работа Определение модуля сдвига и момента инерции вращающегося твердого тела при помощи утильного маятника Цель работы: Ознакомиться с деформациями сдвига, учения и методами определения модуля

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 1 ТЕМА Введение. Инструктаж по технике безопасности. Входной контроль. ВВЕДЕНИЕ В ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО КУРСУ «ПРИКЛАДНАЯ МЕХЕНИКА». ИНСТРУКТАЖ ПО ПОЖАРО- И ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ.

Взаимодействие тел (тема «Силы») Вариант 1 1. Какое явление происходит с резиновым жгутом, когда, взяв его за концы, разводят руки в стороны? а) Деформация сжатия. в) Деформация растяжения. б) Деформация

Методические указания к выполнению лабораторной работы.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ ПРУЖИНЫ И СИСТЕМЫ ПРУЖИН * * Аникин А.И. Механика: методические указания к выполнению лабораторных работ по физике. Архангельск:

43 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИОЛОГИЧСКИХ ТКАНЕЙ. ФИЗИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ГЕМОДИНАМИКИ Задание 1. Выберите правильный ответ: 1. Деформацией называется.... а) изменение взаимного положения тел; б) изменение взаимного

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ Декан ЕНМФ Ю.И. Тюрин 2007 г. ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Н.А.Кормаков 1 9 класс Содержание БЛОК - 2 Блок - 2 Механические колебания и волны. Звук Содержание опорного конспекта Стр. Параграф учебника Лист -2 вопросов ОК 9.2.16 24 23,25 1-4 1.Колебательное движение

Физика. 9 класс. Тренинг «Инерция. Законы Ньютона. Силы в механике» 1 Инерция. Законы Ньютона. Силы в механике Вариант 1 1 Металлический брусок подвешен к пружине и целиком погружён в сосуд с водой, находясь

Кузьмичев Сергей Дмитриевич 2 СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИИ 10 Элементы теории упругости и гидродинамики. 1. Деформации. Закон Гука. 2. Модуль Юнга. Коэффициент Пуассона. Модули всестороннего сжатия и одностороннего

Лекция 6 http://www.supermetalloved.narod.ru Нагрузки, напряжения и деформации. Механические свойства. 1. Физическая природа деформации металлов. 2. Природа пластической деформации. 3. Дислокационный механизм

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ТАШКЕНТСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ Кафедра: «Машины и оборудование пищевой промышленности основы механики» РЕФЕРАТ

Сила тяжести СИЛА, с которой Земля притягивает все находящиеся на ней тела называется силой тяжести. Направление силы тяжести - вертикаль в данной точке земной поверхности. Вес тела и сила тяжести Модуль

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 ИЗМЕРЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ И МОДУЛЯ СДВИГА ТВЕРДЫХ ТЕЛ МЕТОДОМ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ Цель работы: 1. Изучить динамику и кинематику крутильных колебаний.. Измерить моменты инерции твердых

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра «Проектирование и управление в технических системах» МЕТОДИЧЕСКИЕ

И. В. Яковлев Материалы по физике MathUs.ru Энергия Темы кодификатора ЕГЭ: работа силы, мощность, кинетическая энергия, потенциальная энергия, закон сохранения механической энергии. Мы приступаем к изучению

Контрольные вопросы по сопротивлению материалов 1. Основные положения 2. Каковы основные гипотезы, допущения и предпосылки положены в основу науки о сопротивлении материалов? 3. Какие основные задачи решает

Методическая разработка открытого урока по предмету: «Физика» Субханкулова Римма Ахметовна, преподаватель физики, высшей квалификационной категории ГАПОУ «БНК» г. Бугуруслана Оренбургской области. Тема:

1.1. Механическое движение. Траектория. Путь. Перемещение. Механическим движением тела называют изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени. Поступательное движение

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический университет» (УГТУ) 7 Определение модуля

1 Пояснительная записка Рабочая программа по физике для 7 класса составлена на основе «Примерной программы основного общего образования по физике. 7-9 классы» под редакцией В. А. Орлова, О. Ф. Кабардина,

Лабораторная работа 8 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ТВЕРДОГО ТЕЛА МЕТОДОМ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ Цель работы изучение колебательного движения на примере крутильного маятника, определение момента инерции твердого

Рабочая программа по физике для 7 класса Пояснительная записка Рабочая программа по физике для 7 класса составлена на основе программы: Е.М.Гутник, А.В.Перышкин. Физика. 7-9 классы. М.: Дрофа, 202 год.

Динамика 008.Сила, возникающая между приводным ремнем и шкивом при его движении, является силой А) натяжения. В) трения скольжения. С) трения качения. D) упругости. Е) трения покоя.. Равнодействующая трех

Аннотация к рабочей программе по физике для 9 класса МБОУ «Средняя общеобразовательная школа 35 с углубленным изучением отдельных предметов» Приволжского района города Казани (общеобразовательный уровень)

1.5. Механические колебания и волны Основные законы и формулы Колебания, при которых физические величины, которые их описывают (например, отклонение от положения равновесия, скорость, ускорение и т.д.),

Лекция 4 Тема: Динамика материальной точки. Законы Ньютона. Динамика материальной точки. Законы Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея. Силы в механике. Сила упругости (закон

1 Физические явления и законы Ответами к заданиям являются слово, словосочетание, число или последовательность слов, чисел. Запишите ответ без пробелов, запятых и других дополнительных символов. Два тела

Лабораторная работа 5 Определение модуля сдвига по крутильным колебаниям Целью работы является изучение деформации сдвига и кручения, определение модуля сдвига металлического стержня. Краткая теория Модуль

Федеральное агентство по образованию РФ Ухтинский государственный технический университет 7 Определение модуля сдвига методом кручения Методические указания к лабораторной работе для студентов всех специальностей

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Работа 1. Определение скорости распространения упругих продольных волн по времени соударения стержней Оборудование: установка, стержни, электронный счетчик-секундомер, линейка. Введение Процесс распространения

Теория деформированного состояния Понятие о тензоре деформаций, главные деформации Обобщенный закон Гука для изотропного тела Деформация объема при трехосном напряженном состоянии Потенциальная энергия

3. СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ 3.2. Осевое растяжение-сжатие. Растяжением или сжатием называют такой вид деформации бруса (стержня), при котором в его поперечных сечениях возникает только один внутренний

КАРТА СХЕМА ПРОРАБОТКИ ТЕМЫ КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О КОЛЕБАНИЯХ 1. Определение колебаний. Виды колебаний Гармонические колебания: уравнение, амплитуда, фаза, частота, период. КИНЕМАТИКА ГАРМОНИЧЕСКИХ

12 Лекция 2. Динамика материальной точки. гл.2 План лекции 1. Законы Ньютона. Основное уравнение динамики поступательного движения. 2. Виды взаимодействий. Силы упругости и трения. 3. Закон Всемирного

Продолжаем обзор некоторых теми из раздела «Механика». Наша сегодняшняя встреча посвящена силе упругости.

Именно эта сила лежит в основе работы механических часов, её воздействию подвергаются буксирные канаты и тросы подъемных кранов, амортизаторы автомобилей и железнодорожных составов. Её испытывает мяч и теннисный шарик, ракетка и другой спортивный инвентарь. Как возникает эта сила, и каким закономерностям подчиняется?

Как рождается сила упругости

Метеорит под действием земного тяготения падает на землю и… замирает. Почему? Разве земное тяготение исчезает? Нет. Сила не может исчезнуть просто так. В момент соприкосновения с землей уравновешивается другой силой равной ей по величине и противоположной по направлению. И метеорит, как и другие тела на поверхности земли, остается в покое.

Этой уравновешивающей силой является сила упругости.

Такие же упругие силы появляются в теле при всех видах деформации:

• растяжения;
• сжатия;
• сдвига;
• изгиба;
• кручения.

Силы, возникающие в результате деформации, называются упругими.

Природа силы упругости

Механизм возникновение сил упругости удалось объяснить лишь в XX веке, когда была установлена природа сил межмолекулярного взаимодействия. Физики назвали их «гигантом с короткими руками». Каков смысл этого остроумного сравнения?

Между молекулами и атомами вещества действуют силы притяжения и отталкивания. Такое взаимодействие обусловлено, входящими в их состав мельчайших частиц, несущих положительные и отрицательные заряды. Силы эти достаточно велики (отсюда слово гигант), но проявляются лишь на очень малых расстояниях (с короткими руками). При расстояниях равных утроенному диаметру молекулы, эти частицы притягиваются, «радостно» устремляясь, друг к другу.

Но, соприкоснувшись, начинают активно отталкиваться друг от друга.

При деформации растяжения расстояние между молекулами возрастает. Межмолекулярные силы стремятся его сократить. При сжатии молекулы сближаются, что порождает отталкивание молекул.

А, поскольку все виды деформаций можно свести к сжатию и растяжению, то появление упругих сил при любых деформациях объяснимо этими рассуждениями.

Закон, установленный Гуком

Изучением сил упругости и их взаимосвязью с другими физическими величинами занимался соотечественник и современник . Его считают основоположником экспериментальной физики.

Учёный продолжал свои эксперименты около 20 лет. Он проводил опыты по деформации растяжения пружин, подвешивая к ним различные грузы. Подвешиваемый груз вызывал растяжение пружины до тех пор, пока возникшая в ней сила упругости не уравновешивала вес груза.

В результате многочисленных экспериментов ученый делает вывод: приложенная внешняя сила вызывает возникновение равной ей по величине силе упругости, действующей в противоположном направлении.

Сформулированный им закон (закон Гука) звучит так:

Сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна величине деформации и направлена в сторону, противоположную перемещению частиц.

Формула закона Гука имеет вид:

• F - модуль, т. е. численное значение силы упругости;
• х - изменение длины тела;
• k - коэффициент жесткости, зависящий от формы, размеров и материала тела.

Знак минус указывает то, что сила упругости направлена в сторону противоположную смещению частиц.

Каждый физический закон имеет свои границы применения. Закон, установленный Гуком можно применять только к упругим деформациям, когда после снятия нагрузки форма и размеры тела полностью восстанавливаются.

У пластичных тел (пластилин, влажная глина) такого восстановления не происходит.

Упругостью в той или иной степени обладают все твёрдые тела. Первое место по упругости занимает резина, второе - . Даже очень упругие материалы при определенных нагрузках могут проявлять пластичные свойства. Это используют для изготовления проволоки, вырезания специальными штампами деталей сложной формы.

Если у вас есть ручные кухонные весы (безмен), то на них наверняка написан максимальный вес, на который они рассчитаны. Скажем 2 кг. При подвешивании более тяжелого груза, находящаяся в них стальная пружина уже никогда не восстановит свою форму.

Работа силы упругости

Как и любая сила, сила упругости, способна совершать работу. Причем очень полезную. Она предохраняет деформируемое тело от разрушения. Если она с этим не справляется, наступает разрушение тела. Например, разрывается трос подъёмного крана, струна на гитаре, резинка на рогатке, пружина на весах. Эта работа всегда имеет знак минус, поскольку сама сила упругости тоже отрицательна.

Вместо послесловия

Вооружившись некоторыми сведениями о силах упругости и деформациях, мы легко ответим на некоторые вопросы. Скажем, почему крупные кости у человека имеют трубчатое строение?

Изогните металлическую или деревянную линейку. Её выпуклая часть испытает деформацию растяжения, а вогнутая - сжатия. Средняя же часть нагрузки не несет. Природа и воспользовалась этим обстоятельством, снабдив человека и животных трубчатыми костями. В процессе движения кости, мышцы и сухожилья испытывают все виды деформаций. Трубчатое строение костей значительно облегчает их вес, абсолютно не влияя на их прочность.

Стебли злаковых культур имеют такое же строение. Порывы ветра пригибают их до земли, а силы упругости помогают выпрямиться. Кстати, рама у велосипеда тоже изготавливается из трубок, а не из стержней: вес намного меньше и металл экономится.

Закон, установленный Робертом Гуком, послужил основой для создания теории упругости. Расчёты, выполненные по формулам этой теории, позволяют обеспечить долговечность высотных сооружений и других конструкций .

Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя

Что такое сила упругости?

Силой упругости называют такую силу, которая возникает через деформации тела и направленная в сторону, противоположную перемещениям частиц тела при деформации.

Для более наглядного примера, чтобы лучше понять, что такое сила упругости, возьмем яркий пример из повседневной жизни. Представьте, что перед вами обычная бельевая веревка, на которую вы повесили мокрое белье. Если на хорошо натянутую горизонтально веревку мы повесим мокрое белье, то увидим, как под весом вещей эта веревка начинает прогибаться и растягиваться.

Вначале мы с вами вешаем на веревку одну мокрую вещь и видим, как она вместе с веревкой прогибается к земле, а потом останавливается. Затем мы вешаем следующую вещь и видим, что повторяется такое же действие и веревка прогибается еще больше.

В этом случае напрашивается вывод, что при увеличении силы, которая воздействует на веревку, будет происходить деформация, пока силы противодействия этой деформации не будут равны весу всех вещей. И только после этого движение вниз прекратится.

Следует отметить, что работа силы упругости заключается в сохранении целостности предметов, на которые мы воздействуем другими предметами. Если силы упругости не способны с этим справиться, то тогда тело деформируется безвозвратно, то есть веревка может просто порваться.

И здесь напрашивается риторический вопрос. В какой момент возникла сила упругости? А возникает она тогда, когда мы только начинаем вешать белье, то есть в момент первоначального воздействия на тело. И когда белье высохло, и мы его снимаем, то сила упругости исчезает.

Разновидности деформаций

Теперь нам уже известно, что сила упругости появляется в результате деформации.

Давайте вспомним, что такое деформация? Деформацией называют изменение объема или формы тела под действием внешних сил.

А причиной возникновения деформации является то, что разчные части тела движутся не одинаково, а по-разному. При одинаковом движении тело постоянно имело бы свою первоначальную форму и размеры, то есть оно бы не деформировалось.

Давайте рассмотрим вопрос о там, какие разновидности деформации мы можем наблюдать.

Виды деформации можно разделить по характеру изменения их формы.

К тому же, деформация делится на два типа. В этом случае деформация может быть упругой или пластической деформацию.

Если, к примеру, взять и растянуть пружину, а потом ее отпустить, то после такой деформации пружина восстановит свои прежние размеры и форму. Это и будет примером упругой деформации.

То есть, если мы видим, что после прекращения действия на тело деформация полностью исчезает, то такая деформация является упругой.

А теперь наведем другой пример. Давайте возьмем кусочек пластилина и сожмем его или слепим какую-нибудь фигурку. Мы с вами видим, что даже после прекращения действия пластилин не изменил форму, то есть остался деформированным. Такая неупругая деформация и является пластической.

При пластической деформации она сохраняется даже тогда, когда на нее перестают действовать внешние силы.

Такой вид деформации используют помимо лепки из глины или пластилина и при технических процессах ковки и штамповки.

Задание: Опишите, какие виды деформации вы видите на изображении?

Сила упругости и закон Гука

От величины деформации, которой подвергается какое-либо тело, зависит и величина силы упругости. Следовательно, деформация и сила упругости находятся в тесной взаимосвязи. Если подверглась изменениям одна величина, то значит, появились изменения и в другой.

Поэтому, если нам известна деформация тела, то мы можем просчитать силу упругости, которая возникла в этом теле. И наоборот, если мы знаем силу упругости, то можем легко определить степень деформации тела.

Когда, например, взять пружину и к ней подвесить одинаковой массы гирьки, то можно увидеть, что с каждым последующим подвешенным грузом, все сильнее растягивается пружина. И замете, что чем больше эта пружина деформируется, тем больше становится сила упругости.

А если учесть то, что гирьки имеют одинаковую массу, то подвешивая их поочередно, можно заметить, что с каждым новым подвешиванием увеличивается длина пружины ровно на такую же величину.

Чтобы найти соотношение между силой упругости и деформацией упругого тела, нужно воспользоваться формулой, которая была открыта известным английским ученым Робертом Гуком.

Ученый установил простую связь между увеличением длины тела и силой упругости, которая была вызвана этим удлинением.

В этой формуле дельта обозначает изменения, которые происходят с величиной.

Закон Гука утверждает, что при малых деформациях сила упругости прямо пропорциональна удлинению тела.

То есть, чем больше появляется деформация, тем большую силу упругости мы можем наблюдать.

Но необходимо также отметить, что закон Гука справедлив лишь там, где присутствует упругая деформация.

Сила упругости в природе

Сила упругости довольно значимую роль играет и в природе. Ведь только благодаря этой силе, ткани растений, животных и человека способны выдерживать огромные нагрузки и при этом не сломаться и не разрушиться.

Вы, наверное, не раз наблюдали такую картину, как под порывом ветра сгибаются растения или под тяжестью снега прогибаются ветки деревьев, а в результате действия силы упругости возвращаются в свою предыдущую форму.

Также, каждый из вас мог наблюдать, как под натиском сильного ураганного ветра, ломались ветки деревьев. А такой итог мы можем наблюдать тогда, когда действие силы ветра превышает силы упругости самого дерева.

Все находящиеся на Земле тела способны выдерживать силу атмосферного давления только благодаря силе упругости. Обитатели глубоких водоемов способны выдерживать еще большую нагрузку. Поэтому можно прийти к закономерному выводу, что только благодаря силе упругости, все живые организмы в природе имеют возможность не только переносить механические нагрузки, но и сохранить свою форму в целостности.

Сидящие на ветках деревьев стайки птиц, весящие на кустах грозди винограда, огромные шапки снега на еловых лапах – это наглядная демонстрация сил упругости в природе.

Знаменитый закон Гука применяется практически во всех сферах нашей жизни. Без него никак нельзя обойтись ни в повседневном быту, ни в архитектуре. Этот закон используют при строительстве домов и автомобилей. Эго даже применяют в торговле.

Но, наверное, не каждый из вас мог себе представить, что сила упругости может быть применена и на арене цирка. Еще в позапрошлом веке в знаменитом цирке Франкони был продемонстрирован номер под названием «Человек- бомба».

Для этого, на арене цирка установили огромных размеров пушку, из которой произвели выстрел человеком. Зрители были шокированы этим номером, так как не подозревали, что выстрел был произведен не пороховыми газами, а с помощью пружины. В стволе пушки поместили мощную упругую пружину и после команды «пли!» из дула пружина выбрасывала на арену артистку. Ну, а грохот, дым и огонь только усиливали эффект этого номера и наводили ужас на зрителей.

Предмети > Физика > Физика 7 класс